本发明专利技术的青铜合金，在金属组织中显现具有层叠了在α铜和铜锡系金属间化合物的微细层叠结构并且分散析出了至少含有铋的金属微粒（微细铋颗粒等）的共析相。层状共析相的比例为10面积%～70面积%。还出于组成的观点，其为以铜和锡为主成分的青铜合金，含有镍、铋和硫作为添加元素，镍含有量为0.5质量%～5.0质量%，铋含有量为0.5质量%～7.0质量%，硫含有量为0.08质量%～1.2质量%。优选锡含有量为8质量%～15质量%。进一步还可以以4质量%以下的比例含有铅。本发明专利技术的青铜合金可使用于滑动构件（譬如液压缸体）的滑动面。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术的青铜合金，在金属组织中显现具有层叠了在α铜和铜锡系金属间化合物的微细层叠结构并且分散析出了至少含有铋的金属微粒（微细铋颗粒等）的共析相。层状共析相的比例为10面积%～70面积%。还出于组成的观点，其为以铜和锡为主成分的青铜合金，含有镍、铋和硫作为添加元素，镍含有量为0.5质量%～5.0质量%，铋含有量为0.5质量%～7.0质量%，硫含有量为0.08质量%～1.2质量%。优选锡含有量为8质量%～15质量%。进一步还可以以4质量%以下的比例含有铅。本专利技术的青铜合金可使用于滑动构件（譬如液压缸体）的滑动面。【专利说明】青铜合金及其制造方法、使用青铜合金的滑动构件本专利技术是申请号为200880129032.4、申请日为2008年11月14日、专利技术名称为“青铜合金及其制造方法、使用青铜合金的滑动构件”的专利申请之分案申请。
本专利技术涉及为低铅或无铅且可发挥优良的摩擦磨损特性的新型青铜合金及其制造方法，还涉及使用所涉及 的青铜合金的滑动构件。
技术介绍
关于液压设备，正在推进小型化和高压化、高速化等，液压泵或马达的汽缸体、行走部分、变速器轴承等存在在严酷条件下使用的倾向。例如，在挖土机等建筑机械领域使用的轴向活塞型液压泵或马达中，用于应对逐年严格的废气规定的催化剂等附带设备占据动力室，使其体积持续增加。因此，不得不小型化液压泵，如果对于小型化的液压泵试图要求与迄今为止等量的排出量，则需要要求在超过450bar的压力、3000rpm的转数的高压、高速下的使用。由于这种情况，对于在如液压泵的汽缸体等的施加高表面压力的滑动构件，正在要求在前面所述那样的严酷条件下也能发挥稳定的滑动特性。因此，为了得到严酷条件下稳定的滑动特性，钢活塞以及使用了铜合金作为滑动材料的汽缸体的组合是不可缺少的，作为滑动构件，也在开发将铜合金层牢固地熔覆于钢的复合材料。但是，在如前面所述的液压泵的汽缸体等这样的施加高表面压力的滑动构件中，由于也要求高的耐烧蚀性，因此作为所述铜合金主要使用含有10质量％左右铅的铅青铜。铜合金中所含的铅对于钢材及铜合金两者的亲和力小，是付与高耐烧蚀性和耐摩损性所不可缺少的元素。在所述铅青铜中，如果控制铅的含量，则耐烧蚀性变低，难于用于经常在严酷条件下使用的液压设备滑动构件。另一方面，出于保护环境的观点，正在研究降低铜合金中所含的铅的含量的低铅化或无铅化。近几年，存在禁止或减少含有以各种工业制品中所含的铅或镉为代表的环境负担物质的动向，例如，如果考虑欧洲的环境规定，铜合金中所含的铅的含量必须减少至4质量％以下。由于这种情况，对于滑动用铜合金的低铅化或无铅化，正在进行各方面的研究，提出了边控制铅的含量边提高滑动特性的各种滑动材料。例如，在日本特开平11-293305号公报中公开了一种为铜系或铁系的滑动材料，分散、析出一种以上的Bi系金属间化合物而成的滑动材料。认为该滑动材料，可实现无铅化并且通过Bi系金属间化合物的固体润滑作用可改善烧蚀性。在日本特开2002-285262号公报中，公开了在具有钢板以及与该钢板接合的烧结铜合金的铜系多层滑动材料中，所述烧结铜合金的组成为Sn:1.5~15质量％、B1:1.5~15质量％、固体润滑剂:1.5~20体积％、余量由铜构成，Bi与固体润滑剂的体积比为0.5~2.0的铜系多层滑动材料。日本特开2002-285262号公报记载的专利技术也为提供不含Pb，具有与铅青铜系的烧结合金等同或比其优良的滑动性能的铜系多层滑动材料的专利技术。国际公开公报W02007/126006A1中公开了在经固溶强化的铜合金或通过固溶及化合物生成而进行了强化的铜合金中，含有0.05~1.5质量％的S，形成了 Cu2SK合物或Cu2S化合物+ZnS化合物的滑动材料用铜合金，进一步，公开了含有0.1质量％~11.0质量％的Pb和0.1质量％以上而不到5.4质量％的Bi中的至少一种(这些没有固溶于铜母体中)，这些单独存在或作为PbS化合物、Bi2S3化合物而存在的滑动材料用铜合金。该公报中记载的铜合金被认为，通过适量地含有S，可高水平地兼顾耐磨损性和耐烧蚀性，即便为严酷条件也可以作为滑动材料用构件而长时间使用。进一步，在日本特开2007-297675号公报中公开了含有S、B1、Fe (和/或Ni)，分散有硫化物的铸件用无铅铜合金。日本特开2007-297675号公报涉及作为水龙头金属零件或接水栓等原材料而使用的铸件用无铅铜合金，实现了如下的铸件用无铅铜合金:在含有作为易切削性元素而有用的Bi的铜合金中，通过共存Fe和Ni，有效地在铜母体中分散硫化物并且抑制起因于Bi的铸件气孔的发生，即便不含对人体有害的铅，也可发挥优良的切削性、耐压性。然而，日本特开平11-293305号公报、日本特开2002-285262号公报、国际公开公报W02007/126006A1中记载的技术都为在铜基体中大量添加使其化合物或硫化物析出程度的铋等低熔点金属，利用这些结晶物的固体润滑性的技术，出于制造成本或铸造性方面，难以工业利用。例如铋与 铜锭相比价格竟然为5倍以上，如果添加10质量％则极大地增加制造成本，是不现实的。此外，在利用结晶物的固体润滑性的铜合金中，还存在仅可实现铅青铜的一半左右的耐烧蚀性的间题。另一方面，对于特开2007-297675号公报中记载的技术而言,如前所述,为作为水龙头金属零件或接水栓等的原材料而使用的铸件用无铅铜合金，从高水平的兼顾耐磨损性和耐烧蚀性的观点出发，不能说一定足够。在特开2007-297675号公报记载的专利技术中，例如如段0018所述，由于着眼于通过添加B1、Fe、Ni而降低生成的硫化铜的熔点至比铜的初晶温度(凝固开始温度)低，因此主要着眼点在于抑制铸件气孔的发生，通过硫化物的形成来提高切削性。本来日本特开2007-297675号公报记载的专利技术就是以作为水龙头金属零件或接水栓等的原材料而使用的铸件用无铅铜合金为对象，以例如Sn的含量在3~4%左右下的研究为中心，对于耐磨损性或耐烧蚀性则完全没有考虑。
技术实现思路
本专利技术鉴于这样的以往的间题而提出，目的在于提供一种青铜合金及滑动构件，其可谋求铅的降低或无铅化且可实现优良的磨损摩擦特性和耐烧蚀性；进一步，本专利技术目的在于提供一种青铜合金及其制造方法，其可抑制高价元素或损害铸造性的元素的添加，可抑制制造成本，工业上的利用价值高；进一步，本专利技术的目的在于提供一种滑动构件。例如，虽然球状石墨铸铁作为轴承或滑动构件而广泛地使用，但根据基体的金属组织，其特性也有很大不同。以α铁(铁氧体)为主体的组织富有延性，用于如施加冲击力这样的结构体，但如果作为轴承或滑动材料而使用，则耐烧蚀性和耐磨损性低，为不充分。另一方面，以极薄地层叠了 α铁与碳化铁(渗碳体:Fe3C)的共析相(珠光体)为主体的组织由于具有适度的耐磨损性和耐烧蚀性，因此作为轴承或滑动材料而使用的铸铁在其制造工艺中组织被控制成珠光体基体。此处重要的是，铸铁含有大量的具有优良固体润滑性的石墨，铁氧体基体也好，珠光体基体也好，石墨结晶量基本不变，两者摩擦滑动特性上的差异主要起因于珠光体的微观形态(morphology)。对于珠光体的形态而言，铁氧体和渗碳体这两个硬度为极端不同的2个组织以数百n本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种青铜合金，含有铜(Cu)、锡(Sn)、铋(Bi)、镍(Ni)和硫(S)，其特征在于，Sn含有8～15质量%，Bi含有0.5～7.0质量%，Ni含有0.5～5.0质量%，S含有0.08～1.2质量%，剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成；金属组织中显现具有在α铜中析出片状的铜锡系金属间化合物的微细层叠结构并且分散析出含铋的金属微粒的共析相。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：舟木克之，小林武，丸山彻，冈根利光，明石岩，
申请(专利权)人：株式会社明石合铜，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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